土壤斥水性对含水率的响应模型研究

选用以色列3类不同质地的10种不同斥水性的土壤为研究对象,采用滴水穿透时间法测定土壤斥水性对含水率的响应关系,得到了不同土壤斥水持续时间随含水率变化的规律,通过Gaussian模型、Lorentzian模型和Lognormal模型对这种规律进行回归分析,最终得出了土壤斥水持续时间随含水率的变化规律符合Lorentzian模型。由此响应模型,就可以根据某种土壤部分斥水性对含水率响应的实测数据,计算出土壤斥水性的峰值含水率、峰值斥水性以及临界含水率,为不同土壤斥水性进行对比和土壤改良提供理论依据。     

中南地区典型地带性土壤的斥水性及其影响因素分析

选取我国中南地区不同发育程度典型旱作土壤为研究对象,通过测定土壤基本理化性质与滴水穿透时间(WDPT),探究了该区域土壤斥水性变化规律及其影响因素。结果表明,(1)自北向南,随着水热条件增加,土壤p H值逐渐降低,游离氧化物(Fed、Ald)逐渐增加,非晶质氧化物(Feo、Alo)没有明显的地带性变化;表层有机质量高于下层,而林地表层高于耕地表层;(2)供试土壤均为亲水性土壤,WDPT分布在0.47~4.00 s之间,自北向南土壤斥水性整体呈逐渐降低的趋势;(3)WDPT与p H值、CEC、粉粒量显著正相关(r0.54,p0.05),砂粒量、非晶质氧化铁(Feo)、游离氧化铁、铝(Fed、Ald)与WDPT呈负相关关系(r-0.56,p0.05)。逐步回归分析表明,Fed和Feo对土壤斥水性的影响最显著(R2=0.71,p0.01),可以用来评价和预测土壤斥水性。     

地下滴灌对草坪土壤水分及根系分布的影响

以滴头、滴灌毛管二种地下滴灌灌水器为研究对象,通过田间对比试验,探讨了地下滴灌条件下的土壤含水率、草坪根系空间分布规律。结果表明,滴灌毛管在水平方向的土壤含水率差异显著,而滴头在垂直方向的土壤含水率差异显著。说明以滴头灌溉水平方向土壤含水率水平方向分布偏差小、灌溉均匀性高,而滴灌毛管则适合深层灌溉。在此基础上,结合草坪根系空间分布规律,初步确定了在滴头、滴灌毛管2种灌水器中,滴头灌溉更适合城市绿地草坪,也为草坪地下滴灌技术应用提供了参考依据。     

微咸水矿化度与滴头流量对土壤湿润体的影响与模拟

为了分析不同微咸水矿化度和滴头流量对滴灌土壤湿润体的影响,在室内进行了不同微咸水矿化度(0、1.7、3、4和5 g/L)和不同滴头流量(7、9和11 m L/min)条件下滴灌入渗试验。试验结果表明:不同流量和不同矿化度下滴灌湿润锋形状相似,均为1/4椭圆形,湿润锋随着时间增大而增大;滴头流量越大,水平湿润锋推进越快,随着矿化度增大,水平湿润锋最大推进距离先减小后增大,垂直湿润锋最大推进距离先增大后减小;不同微咸水矿化度和滴头流量下土壤湿润锋均可采用椭圆方程拟合,并在分析微咸水矿化度、滴头流量和时间对椭圆方程参数A和B的影响基础上,建立了微咸水矿化度和滴头流量耦合条件下滴灌土壤湿润锋动态变化模型,并采用试验数据进行验证,结果表明训练集模型的MAE和RMSE分别为0.390和0.549,验证集模型的MAE和RMSE分别为0.438和0.635,表明模型有较高的计算精度,可以用于微咸水矿化度和滴头流量耦合下的湿润体动态模拟。     

次生盐渍土垂向剖面斥水性及其与理化性质关系

为探求土壤剖面斥水性的变化规律及其与土壤水盐含量、pH值的关系,在新疆新垦膜下滴灌棉田以10 cm×10 cm和5cm×5cm的网格等间距采集两个土壤剖面样品,对剖面土壤的斥水性、含水率、含盐量和pH值了进行经典统计、地学统计和相关性分析。结果表明：次生盐渍土剖面斥水性呈中等程度变异,空间自相关性中等偏弱;土壤斥水性在40cm深度附近时最强,在大于80cm深度的土层斥水特征不明显;在0~40cm深度土层,含水率与土壤斥水性正相关,在40~80cm深度与斥水性负相关;含盐量除在0~10cm的表层与斥水性正相关外,在其余土层均为负相关; pH值与斥水性之间多为正相关。     

滴灌条件下斥水土壤水盐运移试验研究

通过室内滴灌入渗的三维水盐运移试验,分析了斥水和亲水土壤在相同滴头流量下的湿润锋变化规律,研究了轻微斥水土壤的湿润锋随时间变化规律、含水率的三维空间分布特征以及不同斥水度土壤中含盐量和Cl-浓度分布特点。结果表明,在相同的滴头流量(0.07mL/min)下,亲水土壤与轻微斥水土壤的水平、垂直湿润锋与入渗时间具有良好的幂函数关系;亲水土壤与轻微斥水的土壤含盐量与距滴头距离符合良好的二阶多项式关系;虽然定量结果不同,但总体上轻微斥水的土壤在入渗中仍与亲水土壤具有相似的水分、盐分分布特征。在轻微斥水的农田中,滴灌灌水技术仍可为作物创造有利的水盐环境。     

妫水河流域土壤斥水性分布与影响因素研究

为了研究我国北方土石山区流域土壤斥水性影响因素及其分布规律,以妫水河流域为例开展了野外调查和室内研究。对流域内9种植被类型共385个土壤样本的滴水穿透时间(Water drop penetration time,WDPT)与土壤有机质含量、p H值、质量分形维数、土壤颗粒比表面积进行统计分析。研究表明:WDPT由大到小依次为有林地、灌木林、疏林地、果园、高覆盖度草地、旱地、中覆盖度草地、低覆盖度草地、滩地。有林地和灌木林为强烈斥水性,疏林地和果园为轻微斥水性,高覆盖度草地无斥水性,旱地、中覆盖度草地、低覆盖度草地和滩地为亲水性;土壤斥水性在流域的空间分布上表现为西北部、东北部和东南部山区斥水性较大,中部盆地斥水性较小;在垂向分布上表现为表层最大、中层次之、深层最小;WDPT与土壤有机质含量呈正相关性,与p H值、质量分形维数、土壤颗粒比表面积呈负相关性;土壤p H值和有机质含量是斥水性的主要影响因素,质量分形维数、土壤颗粒比表面积是次要因素。     

微咸水膜下滴灌棉花根区土壤水盐运移规律研究

研究了微咸水膜下滴灌条件下,不同矿化度的微咸水灌溉对棉花根区土壤水分、盐分变化的影响。结果表明,在相同灌水定额条件下,棉花根系对高配比微咸水混灌后的土壤水分消耗小,土壤盐分对棉花根系耗水具有抑制作用。当微咸水灌水定额小于25 mm时,易导致土壤盐分的表聚现象。根据土壤含水率与土壤电导率之间的相关关系,建立了宽行土壤电导率计算模型。通过实测值验证,试验地宽行深度为0～30 cm时,土壤电导率计算值与实测值误差率不大于5%,故在此土壤深度范围内可通过模型预测土壤电导率值。     

水肥一体化下不同滴灌带配置对玉米产量的影响

针对水肥一体化下不同滴灌带配置方式对作物产量的影响,结合实际探究了当铺设50 m长滴灌带、设置6种不同首部压力时,毛管首、中、尾部的土壤含水率、干物质质量积累量对作物产量的影响。结果表明:滴灌带类型差异使得土壤的平均含水率在生育期内变化规律有所差异,滴头采用内镶贴片式(N0. 30)时土壤含水率变化规律呈较明显的先下降后上升趋势,且随着滴头流量的增大,在全生育期土壤含水率变化越平缓;滴头采用侧翼迷宫式(L0. 15)时土壤含水率变化趋势平缓,且随着滴头流量的增大,在全生育期土壤含水率变化越显著。L0. 15下全生育期土壤含水率均满足作物生长的需求,可以为作物提供充足水分;流入滴灌带的肥液流速越低、长度越长,附着在管壁的肥料质量越多,尾部作物的肥料利用率越低,致使养分吸收少,作物产量降低。对不同处理下毛管的首、中、尾部产量均匀性进行分析表明,随着滴灌带长度的增加,N0. 30的作物产量均匀性逐渐降低,L0. 15的作物产量均匀性逐渐上升,故不同滴头流量对沿滴灌带长度方向的产量均匀性有一定影响。     

砂土斥水性与含水率关系的试验研究及理想模型分析

为了探究土壤斥水性与含水率的关系,采用滴水渗透时间法进行室内试验,基于理想土壤颗粒模型,通过接触角变化进行理论分析,研究了不同含水率下砂土斥水性质的变化规律。结果表明:砂土斥水性随含水率的增大表现出以1.5%~2%含水率范围为拐点的先增大后减小的单峰曲线变化趋势;砂土自身斥水强度越高,其斥水持续时间的峰值越大,对应的土壤含水率值越小,且表现出斥水性质的下阈值含水率也相对越小;滴水渗透时间法和接触角法对土壤斥水性的判定存在差异,其实质是二者分别从土壤的斥水持久性和斥水强度两个角度对斥水性质进行评价。以上研究结果可为斥水土壤的研究奠定基础。     

地下水浅埋条件下土壤水动态变化规律研究

通过对夏玉米和冬小麦生长季节期间土壤水动态观测试验 ,探讨了地下水浅埋条件下土壤水动态的变化规律。试验结果表明 ,浅埋地下水对土壤水动态具有很大影响 ,农田土壤水分变化主要发生在根区深度 0～ 5 0 cm的土壤。土壤水动态变化规律为实施土壤水分实时调控、控制作物生长提供了理论依据     

不同地下水埋深土壤水分入渗规律研究

【目的】分析农田土水势的分布对作物的生长状况和农田水分循环的影响。【方法】采用观测室内层状长土柱(土柱长L=335 cm)在上边界条件为薄层积水、下边界控制不同地下水埋深时的水分入渗及蒸发过程的试验,分析了不同地下水埋深时土水势与零通量面的变化特征。【结果】入渗率随时间总的变化趋势是减小,入渗率随时间的变化一般经历3个阶段:迅速减小、缓慢减小和稳定阶段;累积入渗量随时间增加,与时间呈幂拟合关系;入渗初始阶段湿润锋运移速率较快,之后随着时间的推移,湿润锋运移速率逐渐减小,至某一时间后趋于稳定。【结论】湿润锋运移距离与时间的平方根呈线性关系     

"土壤水库"储水量的研究

土壤水资源是土壤层内经常参与陆地水分交换的水量,特别是根系带中能被植物利用并可恢复的水量。它表现为土壤水分不断补给与消耗的动态水量。土壤水的存储、补给、更新和平衡,对农林牧业、生态环境及水资源平衡都有极其重要的意义。因此,根据土壤水量平衡原理,提出了土壤水储量的计算方法,并以华北平原沧州地区土壤水的季节变化为例,对土层储水能力进行了计算分析,以达到有效利用土壤水分之目的。     

树枝覆盖与保水剂对土壤水分的影响

通过野外定位试验,研究了树枝覆盖和保水剂对土壤水分的影响。结果表明,树枝覆盖抑制土壤蒸发的效果明显,在土壤含水量大于16%时,可抑制2/3左右的土壤蒸发,树枝覆盖可提高表层土壤含水量达30%;滴灌条件下保水剂穴施可明显减少土壤水分的垂直入渗,提高湿润体的平均土壤含水量;滴灌条件下树枝覆盖结合保水剂穴施节水效果明显,使0~70 cm深度的土壤含水量增加了24%。     

土壤结构改良剂影响下的土壤水分有效性研究

以聚丙烯酰胺(PAM)与磷石膏(PG)为土壤结构改良剂,利用离心机法,测定土壤水分特征曲线,从分析土壤的吸水能力和持水能力的角度出发,研究土壤结构改良剂对土壤水分有效性的影响。研究结果表明,土壤的吸水能力、持水能力与释水能力均表现出与用量密切相关;在使用土壤结构改良剂的情况下,仍然可用van Genuchten方程很准确的模拟土壤吸力与含水率之间的关系,即可作为使用土壤结构改良剂后的土壤水分特征曲线的模拟表达式;在试验的用量范围内,土壤结构改良剂的使用不会影响植物对水分的吸收和利用。     

咸水灌溉下土壤水盐变化的试验研究

2002年在内蒙古河套灌区红卫节水示范园进行了咸水灌溉试验,分析试验结果得出:咸水灌溉下的土壤经过秋浇后含盐量可以降到咸水灌溉前水平。以荷兰Wageningen农业大学等单位开发的土壤水分大气作物系统模拟软件SWAP为工具,应用示范园的土壤、水、盐分试验资料对模型的参数进行了率定和验证,模型模拟结果和田间试验结果符合较好。     

关于“内在水”补给土壤水的假设与初证

提出了关于土壤水产生的新假设——"内在水出渗补给说",即认为土壤水不仅来源于当地大气降水和地表水的入渗,而且还可能来源于"内在水"的"出渗";同时指出了土壤水在热动力驱动下,随季节温度变化的特征,并通过分析现有的实测资料,初步验证了提出假设的可信性。在结论与展望部分,论述了如果内在水出渗说成立将会具有的重大理论和实际意义,并提出深化研究的必要性和主要研究内容。     

不同水头压力的微润灌对土壤水盐运移的影响

为探明微润灌对土壤水盐运移的影响,以南疆盐碱土微润灌为研究对象,采用室内模拟试验,分析了不同水头压力(1、1.5、2、2.5 m)条件下微润灌土壤水盐分布特征。结果表明,水头压力较低,水分水平扩散距离较小,土壤湿润区形状明显为椭圆形,随着水头压力的增大,水分水平扩散距离与垂直入渗距离逐渐接近,湿润区形状呈现由椭圆形向圆形转化的趋势;不同水头压力下湿润区位置均表现为在水平方向上以微润带埋设位置为中心,呈左右对称关系;垂直方向上土壤湿润区主要集中在微润带以下位置;提高水头压力,可以有效增大土壤湿润区面积及湿润体内土壤含水率;不同水头压力下均表现为以微润带为中心,形成土壤脱盐区,土壤盐分聚集在湿润锋附近;低水头处理,湿润区内土壤得不到有效淋洗,土壤脱盐区面积较小及脱盐率相对较低;高水头处理,盐分随水分运移至表层和深层土壤,扩大了土壤脱盐区面积,并且提高了土壤脱盐率,水头压力越高,该现象越明显。     

河北平原区土壤水资源计算模型的探讨

河北平原是河北省重要的粮食主产区,灌溉在全省农业生产中起关键性的作用。农业灌溉用水占全省用水总量的70%以上,是主要的用水大户。用于农业生产的水资源除灌溉水外,还包括由降水直接补给农田的土壤水资源。从正确认识土壤水资源、充分合理利用土壤水资源角度出发,提出了土壤水资源的概念,建立了区域土壤水资源计算模型。并以保定平原为例,分析计算了区域不同频率水文年土壤水资源的资源量。为在农业生产中合理、充分利用土壤水资源,节约灌溉用水提供理论依据。对缓解区域水资源紧缺现状、保证农业的可持续发展和生态环境的改善具有重要的现实意义。     

秸秆覆盖与耕作方式对土壤水分特性的影响

通过分析不同秸秆覆盖量以及耕作方式对0～20 cm、20～40 cm、40～60 cm土层土壤孔隙度、土壤持水性、土壤供水能力以及土壤水分有效性的影响,揭示黑土区秸秆覆盖、耕作方式对土壤水分特性的影响机制。结果表明:土壤持水性、土壤供水能力及土壤水分有效性与土壤孔隙度密切相关。0～20 cm、20～40 cm、40～60 cm土层的土壤总孔隙度、毛管孔隙度、相同土壤水吸力下土壤含水率、比水容量以及有效水含量,在传统耕作条件下,秸秆覆盖均高于无覆盖;在秸秆覆盖条件下,免耕均高于传统耕作。免耕秸秆覆盖处理影响土壤孔隙度、土壤持水性、土壤供水能力及土壤水分有效性,随秸秆覆盖量增加,土壤总孔隙度、毛管孔隙度、相同土壤水吸力下土壤含水率、比水容量以及有效水含量逐渐增大,随土层加深,各处理土壤孔隙度、土壤持水性及土壤供水能力逐渐减小。本研究区最适宜的秸秆覆盖与耕作方式为免耕150%秸秆覆盖处理。